Моделирование наночастиц (стр. 1 )

УДК 539.1

Моделирование наночастиц

1, 2

1 ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет имени »,

г. Иваново, Российская Федерация

2 ФГБОУВО «Костромской государственный технологический университет» (КГТУ),

г. Кострома, Российская Федерация

E-mail: *****@***ru; *****@***ru

Авторское резюме

Состояние вопроса: Между энергией сильного и гравитационного взаимодействия существует экстремальное из всех возможных различие. Ни одна существующая теория не предлагает разумной схемы их логической взаимосвязи. Стандартная модель дает описание сильному, электромагнитному и слабому взаимодействиям, но не включает в себя гравитацию, не дает описания темной энергии и скрытого вещества. В 2000-е годы стали появляться результаты, в которых предсказания Стандартной модели расходятся с экспериментальными данными. Кроме того, Стандартная модель содержит слишком много внешних параметров. Теории единого фундаментального взаимодействия экспериментально подтвердить не удалось. Так, например, невозможность экспериментального наблюдения процесса распада протона говорит о том, что теория струн и используемый ею принцип суперсимметрии, скорее всего, ошибочны. Поэтому для дальнейшего прогресса теории необходимы альтернативные идеи, одной из которых может быть идея композитности фундаментальных частиц. В связи с изложенным актуальными являются работы, посвященные разработкам логических схем единого описания взаимодействий с экстремальными энергиями.

Материалы и методы: В основу положены тензорный метод исследования сложных многомерных динамических систем, теория кратного интеграла Фурье, теорема Планшереля, теория поля, дифференциальное исчисление в частных производных, теоретический метод, основанный на исследовании физически изоморфных масштабно инвариантных физических систем с большими масштабными коэффициентами скейлинга 10±41, 10±82 и 10±123, планковские формулы, содержащие только три фундаментальные постоянные (скорость света в вакууме, редуцированную постоянную Планка и гравитационную постоянную). Важной составной частью является метод, основанный на анализе непрерывных многомерных криволинейных пространств с кручением.

Результаты: Впервые теоретически определены длина окружности протона как четыре его комптоновские длины волны и длина окружности нейтрона как четыре его комптоновские длины волны. Показано, что разница в длине волны протона и нейтрона является критерием бета-распада свободного нейтрона. Теоретически определен момент отделения электрона и антинейтрино от нейтрона в бета-распаде. Установлено, что минимальное действие внутри нуклонов меньше постоянной Планка в 10123 раз: , . Определены безразмерные энергетические и геометрические соотношения между нуклонами и наблюдаемой Вселенной как двух физически изоморфных систем, при этом значения безразмерных масштабных коэффициентов (скейлинга) определены как 10±41, 10±82 и 10±123. Доказано, что гравитация является физическим изоморфизмом сильного взаимодействия; в формулу потенциала сильного взаимодействия входит константа , значение которой в 1041 больше гравитационной постоянной : . Показано, что причина конфайнмента заключается в изоморфизме сильного и гравитационного взаимодействий. Теоретически получена формула для вычисления отношения элементарного электрического заряда протона к его массе. Показано, что энергию и массу нужно рассматривать как частотно-временные многообразия в пространстве с бесконечным числом частотно-временных измерений. Установлена структура метрики внутри нуклонов и во Вселенной: метрический тензор является многомерным и содержит симметричную и антисимметричную составляющие. Показано, что в соответствии с этими составляющими четыре фундаментальных взаимодействия разбиваются на две пары: электромагнитное и слабое, сильное и гравитационное. Получено представление о Вселенной в целом как о CPT-инвариантной структуре с суммарным алгебраически нулевым барионным зарядом. Переопределены планковские величины, в связи с чем планковская длина приобрела физический смысл длины окружности протона, планковское время приобрело физический смысл четырех временных интервалов движения со скоростью света вдоль переопределенной планковской длины, планковская масса приобрела физический смысл барионной массы Вселенной, умноженной на коэффициент 10­–82, при этом планковское действие и момент импульса сохраняются. Показано, что масса преонного вещества в нуклонах составляет около 4 %, остальная энергия заключена в многомерной полевой частотно-временной динамической структуре, которая представляет собой темную энергию, участвует в сильном взаимодействии и дает около 96 % массы нуклонов. Аналогично, в наблюдаемой Вселенной обычное вещество – это 4 %, а 96 % – темная энергия.

Выводы: По сути разработаны фундаментальные основы тензорной частотно-временной единой теории поля, которая в рамках единой концепции способна дать ответы на все нерешенные вопросы современной физики элементарных частиц и космологии и установить связь между двумя фундаментальными теориями (общей теорией относительности и квантовой теорией), а также обозначить новые направления в области большой энергетики, фундаментальной науки и техники.

Ключевые слова: Стандартная модель, теории струн, преонные теории, партонные теории, сильное взаимодействие, конфайнмент, гравитация, космология, физика элементарных частиц, физический изоморфизм.

Modelling of nanoparticles

B. S. Kurnyshev1, B. A. Staroverov2

1 Ivanovo State Power Engineering University, Ivanovo, Russian Federation

2 Kostroma State Technological University (KSTU), Kostroma, Russian Federation

E-mail: *****@***ru; *****@***ru

Abstract

Background: There is the largest possible difference between the energies of the strong and gravitational interactions. None of the existing theories offers a reasonable scheme to logically connect them. The Standard Model describes strong, electromagnetic and weak interactions but ignores gravitation, dark energy and hidden substances. The early 21st century saw a number of studies in which the Standard Model predictions differed from the experimental values. Besides, the Standard Model contains too many external parameters. The theory of unified fundamental interaction has not been confirmed experimentally. For example, the fact that it is impossible to observe proton decomposition experimentally indicates that the string theory and the supersymmetry principle are most probably wrong. Therefore, for further development of the theory, we need alternative ideas, among which is the concept of composite fundamental particles. All this makes the works developing logical schemes of unified description of interactions with extreme energies urgent.

Materials and methods: The research employed the tensor method of studying complex multidimensional dynamic system analysis, n-fold Fourier integral theory, Plancherel theorem, field theory, partial differential calculation, theoretical method based on studying physically amorphous scale-invariant physical systems with large scaling factors 10±41, 10±82 and 10±123, Planck's formulae with only three fundamental constants (light speed in vacuum, reduced Planck constant and gravitational constant). An important component is the method based on analyzing continuous multidimensional curved bent spaces.

Results: For the first time we determined the proton circumference as its four Compton wave-lengths and the neutron circumference as its four Compton wave-lengths. We have shown that the difference in the proton and neutron wave lengths is the criterion for free neutron beta decay and theoretically determined the moment of electron and neutrino separation from the neutron in beta decay. We have found that the minimum action inside nucleons is 10123 weaker than the Planck constant: , . We have determined the nondimensional energy and geometrical relations between the nucleons and the observed Universe as two physically isomorphic systems with the following nondimensional scaling factors: 10±41, 10±82 and 10±123. We have proved that gravitation is a physical isomorphism of strong interaction; the strong interaction potential formula includes a constant, the value of which is 1041 higher than the gravitational one : . It has been shown that the reason for confinement is the isomorphism of strong and gravitational interactions. We have theoretically deduced a formula for calculating the ratio of elementary electric charge of the proton to its mass. It has been shown that energy and mass should be viewed as time-and-frequency diversities in a space with an infinite number of time-and-frequency dimensions. We have determined the structure of nucleon and Universe metrics: the metrical tensor is multidimensional and contains symmetric and asymmetric components. It has been shown that according to these components, the four fundamental interactions are divided into two pairs: electromagnetic and weak, strong and gravitational ones. The idea of the Universe as a whole as a CPT-invariant structure with a total of algebraically zero baryon charge has been confirmed. We have redetermined Planck values, due to which the Planck length took the physical meaning of proton circumference, the Planck time – of four time intervals of movement at the speed of light along the redetermined Planck length, the Planck mass – of the baryonic mass of the Universe multiplied by the factor of 10­–82, with the Planck action and angular momentum preserved. It has been shown that the preonic matter mass in the nucleons is about
4 %, the remaining energy is in the multidimensional field time-and-frequency dynamic structure which represents dark energy, participates in the strong interaction and accounts for about 96 % of the nucleon mass. Similarly, the ordinary matter accounts for 4 %, while the dark energy – for 96 % of the observed Universe.